天然氣原油基礎(chǔ)知識(shí)

第一頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期二石油和天然氣基礎(chǔ)知識(shí)

天然石油即原油，一般情況下呈棕色、褐色，含輕餾分量大的原油呈綠色，含重餾分大的原油呈黑色，也有的地方原油是其它顏色的；在常溫下是一種呈流動(dòng)或半流動(dòng)的液體。它常與天然氣并存，相對(duì)密度小于1，是一種多組分的復(fù)雜混合物。原油經(jīng)過加工煉制，能得到汽油、煤油、柴油、潤(rùn)滑油等各種石油產(chǎn)品。原油是一種重要的能源，在現(xiàn)代生活中，原油及其產(chǎn)品已成為國防、科技、工農(nóng)業(yè)、交通、人民生活等各個(gè)方面必不可少的資源。2第二頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期二石油的組成與分類一、石油的組成石油是一種粘稠液體，具有可燃性，在一定溫度條件下，可以從液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)。從化學(xué)組成來說，原油主要由碳、氫兩種元素構(gòu)成，碳、氫兩種元素約占石油總量的95%—99%，其中碳占84%—85%，氫占12%—14%，此外，還含有少量的硫、氧及微量的磷、釩、鉀、鎳、硅、鈣、鎂、鈉等元素。原油中的這些無際元素不是呈游離態(tài)，而結(jié)合成不同的化合物而存在，多以烴類為主。我們把由碳和氫組成的化合物稱為烴，原油95%以上都是由碳和氫組成的，所以說原油主要是烴類組成的。3第三頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期二二、石油的分類1、按石油的相對(duì)密度大小分類2、按含硫量分類3、按含氮量分4、按含蠟量分5、按膠質(zhì)含量分石油的組成與分類⑴輕質(zhì)原油：d415.6<0.830⑵中質(zhì)原油：d415.6=0.830—0.904⑶重質(zhì)原油：d415.6=0.904—0.966⑷特重質(zhì)原油：d415.6>0.966⑴低硫石油：含硫量小于0.5%⑵含硫石油：含硫量為0.5%—2.0%⑶高硫石油：含硫量大于2.0%⑴低氮石油：含氮量小于0.25%⑵高氮石油：含氮量大于0.25%⑴低蠟石油：含蠟量為0.5%—2.5%⑵含蠟石油：含蠟量為2.5%—10%⑶高蠟石油：含蠟量大于10%⑴低膠石油：膠質(zhì)含量小于5%⑵含膠石油：膠質(zhì)含量為5%—15%⑶多膠石油：膠質(zhì)含量大于15%4第四頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期二石油的主要性質(zhì)石油的物理性質(zhì)包括顏色、氣味、沸點(diǎn)范圍、相對(duì)密度、粘度、凝點(diǎn)、閃點(diǎn)、含碳量、含硫量等。一、表觀特性⑴顏色：棕色、暗綠色、黃褐色或黑色，常有藍(lán)色熒光。⑵氣味：具有特殊氣味，含膠質(zhì)和瀝青越多的石油，顏色越深，氣味越濃；含硫和氮化合物越多，氣味越臭。⑶流動(dòng)性：隨溫度的變化而變化，在一定溫度條件下，可以由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)。⑷相對(duì)密度：一般小于1，多數(shù)在0.8—0.98之間，能漂浮在水面上，并能與水形成不同類型的油水乳化液。⑸其它：具有可燃性和揮發(fā)性。5第五頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期二二、密度與相對(duì)密度1、密度物體單位體積內(nèi)所具有的質(zhì)量，稱為密度，以ρ表示；式中：m—物體的質(zhì)量，kg；

V—

物體的體積，m3；

ρ—

物體的密度，kg/m3。原油隨溫度的升高體積變大，密度減小。但溫度不變壓力升高時(shí)，原油的密度變化卻很小。石油的主要性質(zhì)6第六頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期二石油的主要性質(zhì)2、相對(duì)密度某物體的密度ρ與4℃純水的密度之比稱為物體的相對(duì)密度，用符號(hào)d4t表示。因?yàn)樵偷拿芏仁请S溫度的變化而變化的，所以常把20℃時(shí)原油的相對(duì)密度作為標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)密度，再由以下公式換算成其它溫度下的相對(duì)聯(lián)密度。d4t=d420-βt(t-20)式中：d4t——需要換算的相對(duì)密度

d420——20℃油的密度與同體積下4℃水的密度之比；

t——需要換算的油溫；

βt——原油體積膨脹系數(shù)。7第七頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期二三、粘度液體分子間作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)與固體作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)一樣，會(huì)產(chǎn)生摩擦阻力。這種液體的內(nèi)摩擦現(xiàn)象，通常用粘度表示。粘度的大小直接影響管道輸送原油（天然氣）時(shí)所需的動(dòng)力。特別是石油運(yùn)動(dòng)速度較低，液體處于層流狀態(tài)時(shí)，管線壓降與石油粘度成正比，若采取必要的降粘措施（如升高溫度），對(duì)集輸石油是十分有利的。流體的粘度有三種表示方法：絕對(duì)粘度（動(dòng)力粘度）、運(yùn)動(dòng)粘度及相對(duì)粘度。在實(shí)際生產(chǎn)中，較多地使用運(yùn)動(dòng)粘度。石油的主要性質(zhì)8第八頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期二四、凝固點(diǎn)石油在一定條件下，停止流動(dòng)的最高溫度稱為石油的凝固點(diǎn)。一般含蠟量越高，凝固點(diǎn)越高；含蠟量越低，凝固點(diǎn)越低。凝固的主要原因是蠟的結(jié)晶。由于不同石油含蠟量不同，其凝固點(diǎn)也有所不同，有的高達(dá)30℃以上。石油的主要性質(zhì)9第九頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期二五、閃點(diǎn)、燃點(diǎn)、自燃點(diǎn)和爆炸極限1、閃點(diǎn)閃點(diǎn)是表示油品蒸發(fā)傾向和安全性能的指標(biāo)。油品試樣，在規(guī)定的條件下加熱，油品的蒸氣與周圍空氣混合后的濃度達(dá)到一定量時(shí)，以火焰接近能自行閃火并又立即熄滅的最低溫度為該油品的閃點(diǎn)。不同原油有不同的閃點(diǎn)。一般在20-100℃之間。根據(jù)油品閃點(diǎn)的高低可以鑒別油品的易燃著火程度。按油品組別不同，在儲(chǔ)存及運(yùn)輸過程中應(yīng)采取不同的防火安全措施。2、燃點(diǎn)油品在規(guī)定條件下加熱到一定溫度，當(dāng)火焰接近時(shí)，即發(fā)生燃燒，且著火時(shí)間不少于5秒的最低溫度稱為該油品的燃點(diǎn)。3、自燃點(diǎn)外界無火焰，油品在空氣中開始自行燃燒的最低溫度，稱為該油品的自燃點(diǎn)。4、爆炸極限當(dāng)石油蒸氣或可燃?xì)怏w與空氣混合，達(dá)到一定的濃度范圍時(shí)，一旦接觸火源，這種混合氣體就會(huì)劇烈燃燒，發(fā)生爆炸，混合氣產(chǎn)生爆炸時(shí)油品蒸氣或可燃?xì)怏w在混合氣中的最低比例稱為爆炸下限，其最高比例稱為爆炸上限。爆炸上限和下限間的濃度范圍稱為石油蒸氣或可燃?xì)怏w的爆炸極限。為了安全起見，油品庫存和運(yùn)輸時(shí)所生成的油氣混合物應(yīng)在爆炸極限以外，這樣接觸火苗時(shí)才不至發(fā)生閃火爆炸。石油的主要性質(zhì)10第十頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期二六、蒸氣壓油品的蒸氣壓是衡量其揮發(fā)性的重要指標(biāo)。它是在一定溫度下，該油品蒸氣與液相成平衡狀態(tài)時(shí)所產(chǎn)生的壓力，單位帕（Pa），油品飽和蒸氣壓的大小決定于油品性質(zhì)和溫度，與氣體空間大小以及是否存在空氣無關(guān)。原油是各種碳?xì)浠衔锝M成的混合物，它的某一條件下的蒸氣壓，等于該條件下它的組分飽和分壓之和。原油中含有大量易揮發(fā)的低分子碳?xì)浠衔?，由于這些組分的蒸發(fā)損失，將使原油的數(shù)量減少，質(zhì)量變差。因此，在油氣集輸過程中，應(yīng)防止原油的蒸發(fā)損耗。石油的主要性質(zhì)11第十一頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期二七、毒性原油及油品蒸氣對(duì)人的機(jī)體產(chǎn)生的有害作用，稱為毒性。石油及石油產(chǎn)品毒性，因其化學(xué)結(jié)構(gòu)、蒸發(fā)快慢不同而不同。不飽和烴、芳香烴和易蒸發(fā)的油品比飽和烴和不易蒸發(fā)的油品的毒害程度大。油品對(duì)人體的毒害主要表現(xiàn)在蒸發(fā)氣體上。它通過人體呼吸道、消化道、皮膚三個(gè)途徑進(jìn)入體內(nèi)造成人體中毒。中毒程度與蒸氣濃度、作用時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān)，濃度小、時(shí)間短則輕，反之則重。在清洗和檢修油罐、上罐量油、取樣、裝收油作業(yè)時(shí)，應(yīng)按有關(guān)操作規(guī)定去做，防止中毒。石油的主要性質(zhì)12第十二頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期二八、易蒸發(fā)性物體受熱由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的現(xiàn)象稱為蒸發(fā)。石油及液體石油產(chǎn)品，尤其是原油和輕質(zhì)成品油，具有強(qiáng)烈的蒸發(fā)性質(zhì)。油品蒸發(fā)速度與下列因素有關(guān)：⑴溫度：溫度高蒸發(fā)快，溫度低蒸發(fā)慢。⑵蒸發(fā)面積：面積大蒸發(fā)快，面積小蒸發(fā)慢。⑶液體表面空氣流動(dòng)速度：空氣流動(dòng)速度快，蒸發(fā)快；空氣流動(dòng)速度慢，蒸發(fā)慢。⑷液體表面承受的壓力：壓力大蒸發(fā)慢，壓力小蒸發(fā)快。⑸密度：密度大蒸發(fā)慢，密度小蒸發(fā)快。石油及液體石油產(chǎn)品的易蒸發(fā)性容易引起火災(zāi)、爆炸事故，造成輕質(zhì)油損耗，發(fā)生數(shù)量短缺，降低了油品的品質(zhì)。石油的主要性質(zhì)13第十三頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期二九、易產(chǎn)生靜電摩擦產(chǎn)生靜電。石油及液體石油產(chǎn)品是導(dǎo)電率極低的絕緣非極性物質(zhì)。在油品的收發(fā)、傳輸和裝卸過程中，當(dāng)油料沿管道流動(dòng)與管壁摩擦和運(yùn)輸過程中，由于油流的噴射、沖擊，都會(huì)產(chǎn)生靜電。而靜電電壓隨著摩擦的加劇而增大，當(dāng)靜電電位高于4V時(shí)，所產(chǎn)生的靜電火花就達(dá)到蒸氣點(diǎn)燃能量，足以使汽油著火、爆炸。靜電電壓越高，越容易放電。靜電的積聚程度主要同下列因素有關(guān)：流動(dòng)速度。油品在管線中的流動(dòng)速度越快，摩擦越劇烈，產(chǎn)生靜電電壓越高。因此，油品在管線內(nèi)流速不宜超過4m/s。油品的灌裝方式。進(jìn)出油管與油面距離越大，油品與空氣的摩擦越劇烈，油流對(duì)油面的攪動(dòng)和沖擊越厲害，產(chǎn)生靜電電壓越高。管道的材質(zhì)。非金屬管道（如橡膠、塑料等管道）比金屬管道要容易產(chǎn)生靜電。周圍空氣和濕度。濕度越小，靜電積聚程度越大，濕度越大，靜電積聚程度越小。當(dāng)空氣濕度為47%-48%時(shí)，接地設(shè)備電位達(dá)到1100V，空氣濕度為56%時(shí)，電位為300V；空氣濕度接近72%時(shí)，帶電現(xiàn)象基本中止。油品的含水量和導(dǎo)電性。含水率較高的油品比不含水的純凈油料產(chǎn)生的電壓要高幾倍至幾十倍。也就是說，油品的導(dǎo)電性越好，產(chǎn)生靜電電壓越高。為了防止靜電積聚，各類儲(chǔ)運(yùn)油設(shè)備都要按規(guī)定設(shè)有導(dǎo)電接地裝置，按期測(cè)定，保持良好的導(dǎo)電性能。石油的主要性質(zhì)14第十四頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期二天然氣的組成及性質(zhì)

一、天然氣的組成天然氣組成成分是甲烷、乙烷、丙烷、丁烷（包括正丁烷和異丁烷）以及戊烷和微量的重碳?xì)浠衔锛吧倭繗怏w，如氮、硫化氫、二氧化碳、一氧化碳、氦氣等。天然氣分為油田伴生氣和氣田氣。一般氣田氣中甲烷含量約占天然氣總體積的90%以上，而油田伴生氣中甲烷的含量占天然氣總體積的80%-90%。一般來說，經(jīng)過處理的油田伴生氣或氣井氣中出來的天然氣，甲烷含量達(dá)90%以上的天然氣稱為干氣。而對(duì)甲烷、丙烷等重氣體烷烴和水分含量在10%以上的天然氣稱為濕氣。油田伴生氣大部分是濕氣，只有經(jīng)過多級(jí)分離和凈化才能變?yōu)楦蓺狻?5第十五頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期二二、天然氣的密度和相對(duì)密度1、天然氣密度單位體積的天然氣質(zhì)量稱為天然氣密度。不同溫度和壓力下，單位體積天然氣的質(zhì)量也是不同的。密度可以用下列公式表示：ρ

=m/v式中ρ——天然氣密度，kg/m3；m——天然氣質(zhì)量，kg；v——天然氣體積，m3。2、天然氣相對(duì)密度標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下天然氣的密度與干燥空氣密度之比，稱為天然氣的相對(duì)密度。用下列公式表示：γ

=ρ氣/ρ空式中γ——天然氣的相對(duì)密度，；

ρ氣——天然氣密度，kg/m3；

ρ空——空氣密度，kg/m3。所謂標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，是指在空氣壓力為1個(gè)大氣壓（0.1MPa），絕對(duì)溫度在293K（20℃）情況下。天然氣的組成及性質(zhì)

16第十六頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期二三、天然氣膨脹與壓縮性質(zhì)天然氣在不同的溫度和壓力下，密度是不同的，從而呈現(xiàn)出膨脹性和壓縮性。⑴天然氣膨脹性天然氣分子間內(nèi)聚力不大，分子做不規(guī)則運(yùn)動(dòng)，有多大容器天然氣分子就占有多大體積，所以天然氣具有膨脹性。⑵天然氣壓縮性天然氣分子間距離很大，隨外界壓力的增加，氣體體積可以縮小，所以天然氣具有可壓縮性。天然氣的組成及性質(zhì)

17第十七頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期二天然氣的組成及性質(zhì)

四、天然氣的粘度和濕度1、天然氣粘度天然氣粘度是表示天然氣流動(dòng)難易程度的一種參數(shù)。氣體粘度大小與壓力、溫度有關(guān)。一般來說，在相同溫度下，壓力不大時(shí)，氣體粘度與壓力無關(guān)，壓力較大時(shí)，氣體的粘度隨壓力增加而增加。在低壓時(shí)粘度隨著溫度升高而增大。但壓力很高時(shí)，氣體粘度隨溫度升高而降低。18第十八頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期二2、天然氣濕度

天然氣中含水量的多少稱為天然氣的濕度。天然氣中含水量多少用絕對(duì)濕度、相對(duì)濕度和露點(diǎn)3個(gè)參數(shù)來表示。⑴絕對(duì)濕度：?jiǎn)挝惑w積或單位質(zhì)量天然氣所含水蒸氣的質(zhì)量稱為天然氣的絕對(duì)濕度或含水量，單位為g/m3。⑵相對(duì)濕度：?jiǎn)挝惑w積天然氣所含水蒸氣的質(zhì)量與相同條件下呈飽和狀態(tài)的單位體積天然氣中所含水蒸汽的質(zhì)量之比，稱為天然氣的相對(duì)濕度。⑶露點(diǎn)：